全橋變換器　　全橋轉(zhuǎn)換器為隔離式電源轉(zhuǎn)換提供了高效的解決方案（圖 1）。在此拓?fù)渲?，控制方法的選擇將影響轉(zhuǎn)換器的整體性能。大多數(shù)工程師只考慮硬開(kāi)關(guān)全橋 (HSFB) 或相移全橋 (PSFB)。在本電源技巧中，我將演示對(duì)脈寬調(diào)制 (PWM) 控制的全橋的簡(jiǎn)單修改，該修改可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 來(lái)提高效率并消除變壓器繞組上的諧振振鈴。

　　圖 1同步 HSFB 轉(zhuǎn)換器功率級(jí)示例。資料德州儀器　　HSFB 轉(zhuǎn)器使用兩個(gè)異相 180 度的輸出信號(hào)（OUTA 和 OUTB）來(lái)控制初級(jí)側(cè)電橋上的對(duì)角 FET 對(duì)，如圖 1 所示?？刂破髟试S初級(jí)側(cè) FET 處于三種狀態(tài)： OUTA 高且 OUTB 低，OUTB 高且 OUTA 低，以及 OUTA 和 OUTB 均低。為了維持調(diào)節(jié)，控制器調(diào)節(jié)每個(gè)狀態(tài)所花費(fèi)的時(shí)間比率。

　　圖 2（從下到上）顯示了 OUTA 和 OUTB 信號(hào)、初級(jí)電橋每側(cè)的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓以及初級(jí)繞組電流。當(dāng) OUTA 和 OUTB 均為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)在死區(qū)時(shí)間內(nèi)返回到輸入電壓的一半。
　　圖 2用于驅(qū)動(dòng)初級(jí)側(cè)相反 FET 的傳統(tǒng)配置 (1 ?s/div)。資料德州儀器　　當(dāng)死區(qū)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有初級(jí)側(cè) FET 導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)電流將繼續(xù)通過(guò)同步整流器續(xù)流。此時(shí)，存儲(chǔ)在初級(jí)側(cè)的泄漏能量與初級(jí)側(cè) FET 的輸出電容諧振，從而在 OUTA 或 OUTB 變低時(shí)產(chǎn)生較大的泄漏尖峰。該諧振會(huì)影響初級(jí)側(cè)的所有四個(gè) FET。圖 3顯示了泄漏尖峰可以達(dá)到多大。實(shí)際上，大的漏電尖峰可能需要您使用更高電壓的組件。

　　圖 3采用傳統(tǒng)配置 (400 ns/div) 的主交換節(jié)點(diǎn)。資料德州儀器
　　具有互補(bǔ)邏輯的替代方法　　另一種方法是通過(guò)橋的每一半上的互補(bǔ)邏輯來(lái)控制初級(jí) FET。在此方法中，PWM 高電平打開(kāi)高側(cè) FET，PWM 低電平打開(kāi)低側(cè) FET。圖 4顯示了使用此方法的圖表。

　　圖 4同步 ZVS 全橋轉(zhuǎn)換器功率級(jí)示例。資料德州儀器　　圖 5顯示了該方法的 PWM、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓和初級(jí)電流。由于主橋兩側(cè)都有互補(bǔ)信號(hào)，因此兩個(gè)低側(cè) FET 在死區(qū)時(shí)間內(nèi)都處于導(dǎo)通狀態(tài)。這使得初級(jí)電流能夠在傳統(tǒng)方法中的死區(qū)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)通過(guò)兩個(gè)低側(cè) FET 續(xù)流。

　　圖 5用于驅(qū)動(dòng)初級(jí)側(cè) FET 的互補(bǔ) PWM（1 ?s/div）。資料德州儀器　　初級(jí)側(cè)的續(xù)流電流有很多好處。首先，初級(jí)側(cè) FET 實(shí)現(xiàn) ZVS。圖 6顯示了 ZVS 事件期間全橋一側(cè)的主開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和 PWM 邏輯。在引入柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前，漏源電壓降至零，這表示 ZVS。

　　圖 6具有互補(bǔ) PWM 配置 (400 ns/div) 的主開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。資料德州儀器　　另一個(gè)好處是整個(gè)轉(zhuǎn)換器的噪聲更低。當(dāng)從圖 3 中的初級(jí)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形轉(zhuǎn)到圖 6 時(shí)，大泄漏尖峰和諧振振鈴被消除。在更改初級(jí)以獲得 ZVS 后，次級(jí)整流器的噪聲也降低了。

　　圖 7比較了兩種設(shè)計(jì)選項(xiàng)的次級(jí)整流器的漏源電壓。 HSFB 變體具有明顯更多的振鈴，需要緩沖器來(lái)減輕壓力，但代價(jià)是總體系統(tǒng)效率降低。在初級(jí)上更改為 ZVS 可減少次級(jí) FET 上的振鈴。仍然存在泄漏尖峰，但是對(duì)于這種情況，二極管鉗位電路比緩沖器更合適。
　　圖 7傳統(tǒng)配置 (400 ns/div)（左）；使用互補(bǔ) PWM 信號(hào) (1.00 ?s/div)（右）。資料德州儀器
　　修改后的 HSFB 參考設(shè)計(jì)
　　僅引入 ZVS 就可以提高整個(gè)負(fù)載條件下的效率。圖 8比較了修改后的 HSFB 參考設(shè)計(jì)，即“適用于 100kRad 應(yīng)用的 100W、5V 輸出硬開(kāi)關(guān)全橋轉(zhuǎn)換器參考設(shè)計(jì)”，該設(shè)計(jì)在初級(jí)側(cè)使用 ZVS 邏輯與 HSFB 的初始數(shù)據(jù)。初級(jí) FET 的邏輯是唯一的變化；對(duì)初級(jí)側(cè) FET 驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)化以及對(duì)次級(jí)側(cè)保護(hù)電路的改進(jìn)將進(jìn)一步增加該方法的優(yōu)勢(shì)。
　　使用互補(bǔ)邏輯
　　在全橋轉(zhuǎn)換器上使用互補(bǔ)邏輯可以使初級(jí) FET 實(shí)現(xiàn) ZVS。這種方法對(duì)于系統(tǒng)效率有很多好處，并且該方法易于實(shí)現(xiàn)。